[发明专利]一种泡沫状金属氧化物在制备气敏传感器中的应用

说明书

本发明公开了一种泡沫状金属氧化物在制备气敏传感器中的应用，所述泡沫状金属氧化物采用以下方法制备：利用金属硝酸盐、络合剂和蒸馏水配成溶液，调节其pH值；将溶液烘干得到固体物并在空气气氛中锻烧，即得所述泡沫状金属氧化物。本发明具有方法巧妙、原料和工艺简单、设备要求不高、产物疏松密度小、制备过程安全等优点，并且所制得的气敏传感器检测限较低、响应明显，因而在气敏传感器技术领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种泡沫状金属氧化物在制备气敏传感器中的应用，属于气敏传感器材料技术领域。

背景技术

气敏传感器是一种能够将目标气体种类和含量转换为可输出信号的元器件，其核心部分是对目标气体敏感的材料元件，其在工业生产、生产生活、环境保护、医疗检测和公共安全等方面有着广泛而重要的应用。气敏传感器是一门涉及材料学、化学、物理、电子技术等多种学科交叉的高新技术。因此，研究开发新型气敏传感器具有重要的科学意义和应用价值。

目前，半导体气敏传感器主要是以金属氧化物作基体敏感材料，其具有应用范围广、敏感度高、使用简单方便等优点，是一种理想的气体检测设备。半导体金属氧化物气敏传感器是利用金属氧化物表面吸附目标气体后发生的气敏反应，导致其电阻值发生变化，进而给出响应信号来检测气体的。这种气敏反应依赖于发生在界面上的催化反应，其与金属氧化物的形貌、微结构等关系紧密。研究表明：金属氧化物气敏传感器的性能受其形貌影响很大，不同形貌的金属氧化物敏感材料之间其气敏性能有很大不同。因此，简单有效的合成特殊形貌的金属氧化物敏感材料并将其制成气敏传感器仍是该领域一个突出集中的研究方向，同时也是一种急需探索开发的热门技术。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种泡沫状金属氧化物在制备气敏传感器中的应用。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种泡沫状金属氧化物在制备气敏传感器中的应用，所述泡沫状金属氧化物采用以下方法制备：利用金属硝酸盐、络合剂和蒸馏水配成溶液，调节其pH值；将溶液烘干得到固体物并在空气气氛中锻烧，即得所述泡沫状金属氧化物。

应用时，将所述泡沫状金属氧化物充分研磨后，加入粘合剂制成浆料并涂在陶瓷管的电极间，烧结老化；将加热合金丝穿过陶瓷管，焊接各导线到基座上制成气敏传感器。

本发明制备泡沫状金属氧化物时，是将固体物直接在空气气氛中锻烧(无需任何保护气体)，借助于煅烧过程中所产生气体的冲击作用来得到疏松泡沫状金属氧化物材料；应用时，将所得金属氧化物材料在玛瑙中充分研磨后加入适量粘合剂制成浆料；将浆料涂抹在氧化铝陶瓷管的两环形Au薄膜电极之间；烘干后，在一定温度下烧结老化一段时间；将加热合金丝穿过陶瓷管，焊接所有导线到基座上便制成气敏传感器，并应用于气体的检测。

作为优选：

所述金属硝酸盐为常见硝酸盐类，如硝酸锌、硝酸铁、硝酸钴等，优选为硝酸锌或硝酸铁。

所述络合剂为常见络合剂，如柠檬酸、草酸、酒石酸、氨基酸等，优选为柠檬酸。

所述络合剂和金属硝酸盐的摩尔比可调，优选为0.3～0.8:1，进一步优选0.3～0.4:1。

所述pH值的调节剂选自氨水、尿素或铵盐等，调节pH值至6～8。

所述煅烧温度和时间可调，优选煅烧温度为300℃～600℃，时间为30min以上，进一步优选煅烧温度为400℃，时间为1h。

所述粘合剂选自蒸馏水、去离子水或松油醇。

所述老化温度和时间可调，优选老化温度为200℃～500℃，时间为24h以上。

技术效果：相对于现有技术，本发明具有以下优势：